Magnetosfera Ziemi

Otwierając naszą planetę i chroniąc nas przed furią Słońca, to gigantyczny bąbel magnetyzmu zwany magnetosferą. Odbija ona większość materii słonecznej, która z prędkością 1 miliona mil na godzinę lub większą zmierza w naszą stronę. Bez magnetosfery nieubłagane działanie cząstek słonecznych mogłoby pozbawić Ziemię jej warstw ochronnych, które osłaniają nas przed ultrafioletowym promieniowaniem Słońca. Jest jasne, że ten magnetyczny bąbel był kluczem do pomocy Ziemi w rozwoju w planetę nadającą się do zamieszkania.

Porównaj Ziemię z Marsem – planetą, która straciła swoją magnetosferę około 4,2 miliarda lat temu. Uważa się, że wiatr słoneczny pozbawił Marsa większości atmosfery, prawdopodobnie po tym, jak rozproszyło się pole magnetyczne czerwonej planety. To pozostawiło Marsa jako surowy, jałowy świat, który widzimy dzisiaj „oczami” orbiterów i łazików NASA. Dla kontrastu, ziemska magnetosfera wydaje się utrzymywać naszą atmosferę chronioną.

Eftyhia Zesta z Geospace Physics Laboratory w NASA’s Goddard Space Flight Center zauważa, „Gdyby nie było pola magnetycznego, moglibyśmy mieć bardzo różną atmosferę pozostawioną bez życia, jakie znamy.”

Zrozumienie naszej magnetosfery jest kluczowym elementem pomagającym naukowcom kiedyś przewidzieć pogodę kosmiczną, która może wpłynąć na ziemską technologię. Ekstremalne zdarzenia pogodowe w przestrzeni kosmicznej mogą zakłócić sieci komunikacyjne, nawigację GPS i sieci elektryczne.

Magnetosfera jest przepuszczalną tarczą. Wiatr słoneczny będzie okresowo łączył się z magnetosferą, zmuszając ją do rekonfiguracji. To może stworzyć szczelinę, pozwalając energii wlewać się do naszego bezpiecznego schronienia. Te szczeliny otwierają się i zamykają wiele razy dziennie, a nawet wiele razy na godzinę. Większość z nich jest mała i krótkotrwała, inne są rozległe i długotrwałe. Gdy pole magnetyczne Słońca łączy się z ziemskim w ten sposób, zaczynają się fajerwerki.

Zesta mówi: „Magnetosfera Ziemi pochłania energię przychodzącą z wiatru słonecznego i wybuchowo uwalnia tę energię w postaci burz geomagnetycznych i podburz.”

Jak to się dzieje? Magnetyczne linie sił zbiegają się i rekonfigurują, w wyniku czego energia magnetyczna i naładowane cząstki wylatują z dużą prędkością. Naukowcy próbują dowiedzieć się, dlaczego to krzyżowanie się linii pola magnetycznego, zwane rekoneksją magnetyczną, wywołuje tak gwałtowną eksplozję, otwierając szczeliny w magnetosferze.

Misja Magnetospheric Multiscale Mission, lub MMS, należąca do NASA, została wystrzelona w marcu 2015 r., aby po raz pierwszy zaobserwować fizykę elektronową rekoneksji magnetycznej. Wyposażone w detektory cząstek energetycznych i czujniki magnetyczne, cztery statki kosmiczne MMS poleciały w bliskiej formacji do obszarów na przedniej stronie ziemskiej magnetosfery, gdzie zachodzi rekoneksja magnetyczna. Od tego czasu MMS prowadzi podobne polowanie w ogonie magnetosfery.

MMS uzupełnia misje NASA i agencji partnerskich, takie jak THEMIS, Cluster i Geotail, wnosząc nowe krytyczne szczegóły do trwających badań ziemskiej magnetosfery. Razem, dane z tych badań nie tylko pomagają rozwikłać fundamentalną fizykę przestrzeni kosmicznej, ale także pomagają poprawić prognozowanie pogody kosmicznej.

.